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Magnetic Semiconductor Lab.(1)(2)(C02-513-1、C02-514-1)

 

負責人:胡裕民 教授

實研究內容簡介:
一、具垂直磁異向性之磁光材料的製程與物性分析研究
我們利用分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy)系統成長具垂直磁異向性之磁光材料,包括有:Co/Pt多層膜、FePt合金薄膜、(FePt)1-xMnx合金薄膜以及CrPtx合金薄膜等。除了針對上述材料的磊晶製程、結構與垂直磁異向性質的實驗量測分析外,並從結構以及垂直磁異向性之物性與其關聯上,探討此類材料多層膜與合金膜中垂直磁異向性之由來機制。

二、氧化鋅透明導電薄膜的製程與物性分析研究
由於理論預測ZnO氧化物稀磁性半導體薄膜具有高於室溫的居禮溫度以及高透明度,易於應用在現有的電子元件以及光電元件中,因此可作為新一代透明自旋電子元件中提供自旋極化的載子源以及發光源。我們利用離子束濺鍍系統,以多層膜的製程方法成長光電元件以及未來透明自旋電子元件中重要的透明導電膜ZnO:Al,並對此薄膜作結構、電性以及光學性質的量測與分析,作為未來透明自旋電子元件的先期研究。

三、氧化鋅稀磁性半導體薄膜之製程與物性研究(目前研究重點)
結合自旋相依效應與半導體性質的新一代自旋電子元件,在理論與應用方面近幾年來引起了科學家相當高度的重視與研究。由於理論預測與實驗研究均顯示摻雜過渡金屬(例如:鐵、鈷、鎳、錳、鉻與釩等)的氧化鋅稀磁性半導體薄膜具有高於室溫的居禮溫度,因此被視為適合可作為新一代自旋電子元件中的材料。我們利用自有的超高真空磁控濺鍍系統,針對ZnO、Zn1-xMnxO以及較少研究的Zn1-xCrxO稀磁性半導體薄膜以及奈米結構,做一系列的製程(包括:濺鍍方式、濺鍍功率、摻雜原子濃度、基板、成長溫度、緩衝層、成膜壓力、O2/Ar ratio與退火處理等)、結構、磁性、電性以及光學性質等的實驗研究,除希望能找出具有高於室溫鐵磁性的氧化鋅稀磁性半導體的最佳製程條件外,並希望藉由系統性的實驗以及理論計算的配合,釐清此類氧化物稀磁性半導體薄膜中鐵磁性的來源機制。

 


 

主要儀器設備:
1. UHV磁控濺鍍系統
Ø ◆系統真空度可達約7╳10-10torr。
Ø ◆一個Load Lock Chamber,一個Growth Chamber。
Ø ◆ 各個Chamber均有一機械幫浦與分子渦輪幫浦。
Ø ◆三支濺鍍槍。
Ø ◆ DC+RF各一個電源。
Ø ◆觸控面版操作
Ø ◆主要沉積Cr、Mn、Zn等金屬以及ZnO、Ga2O3、MgO、SiO2等氧化物薄膜。
Ø ◆特色為製程快速、重複性佳、薄膜品質均勻。
 


 

2. 自組霍爾效應量測系統
Ø ◆量測溫度:10K ~ 300K
Ø ◆磁場:+1.3 T ~ -1.3 T
Ø ◆量測薄膜樣品電阻率、載子濃度、載子極性以及載子遷移率。


 

其他儀器設備:
Ø ◆膜厚測量儀
Ø ◆高斯計
Ø ◆ 光學桌



 

實驗室成員
碩士班:碩一 徐政文、王喬右
大學部:
95級 黃彥棠 (中華民國斐陶斐榮譽學會95年榮譽會員)
   林健均、 陳崑寶、林盈君、李佳容

96級 鍾政勳
   蘇昱銓、 劉家幼

97級 陳耀宗 (理學院推薦角逐中華民國斐陶斐榮譽學會榮譽會員)
   王家豪、 曾士育、 陳俊嘉、 蔡坤男、 孫有慶、 謝晉恭、 溫新民

98級 王聖仁、何建勳、 高毓謙、 謝天宇、 陳映瑞